一种基于无功源聚类分析的三阶段无功控制分区方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电网调度自动化领域，涉及--种基于无功源聚类分析的完阶段无功控 制分区方法。
【背景技术】
[0002] 对电网进行无功控制分区的划分是电网自动电压控制（AVC)系统的基础。划分无 功控制分区的一个目的是为了减少各分区间的电气联系，化便于分区内的无功电压调节对 分区处的无功电压分布几乎没有影响，实现分区间的解禪控制，另一个目的是加强分区内 部的电气联系，通过代表分区电压质量水平的中枢节点的电压控制，实现分区内的电压质 量调节。
[0003] 电力系统无功电压控制的一个重耍原则是保证无功分层分区平衡，W避免无功功 率的远距离传送，无功功率的远距离传送会导致网损增加，采用电压控制分区的方法可W 有效减少无功功率的远距离传送，使得无功传送只局限平本分区内，从而有效降低网损。
[0004] 目前AVC主要采用分级电压控制模式，共有=种模式，即=级电压控制模式，"软" S级电压控制模式和两级电压控制模式，目前国内AVC-般采用"软"S级电压控制模式或 两级电压控制模式。
[0005] 无功控制分区是互级或"软"互级电压控制模式应用的基础。现有的无功控制分 区方法大部分基于系统的电压/无功灵敏度或PQ分解法的B"矩阵，之后采用聚类分析方 法对分区进行聚类，对于实际的大规模电网，这种分区方法存在着节点数量多，发电机节点 多，计算效率低，而且还会出现部分分区内没有无功源而导致的缺少无功调节能力的实际 问题，有时还会存在分区的连通性不能严格保证的弊端。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于无功源聚类分析的兰阶段 无功控制分区方法。
[0007] 本发明的目的是通过下技术方案来实现的；-?种基于无功源聚类分析的完阶段 无功控制分区方法，包括WT步骤：
[0008] 1、根据网络结构实现对无功源的初始划分，构造初始无功源分区
[0009] 初始无功源分区构造的优劣直接影响到聚类分析的计算效率，减少初始无功源分 区的数量，提高初始无功源分区的合理性是构造初始无功源的目标。
[0010] 与常规的基于母线节点或基于发电机节点的初始无功源分区算法不同，本发明中 的构造初始无功源分区算法基于图论，基于网络结构对无功源进行初始划分。
[0011] 将电厂内接入同一高压母线的各无功源合并至同一个无功源分区；对于电网各处 无功源，仅捜索经福射状支路联系在--起的所有无功源，就可W构成初始无功源分区。
[0012] 2、将受控点分成两类分别处理，在保证分区连通性的基础上将受控点并入电气距 离最近的无功源的所属分区
[0013] 将电网受控点分为两类分别进行处理，保证初始无功分区的连通性。--类位于 初始无功源分区内无功源间的连通路径上，此类受控节点需并入相应的无功源分区W保证 初始分区的连通性；另一类不位于初始无功源分区内无功源间的连通路径上，其电压控制 是通过调节附近的无功源来实现的，可W计算此类节点与各无功源之间的电气距离，并将 其并入最近无功源所在的分区。
[0014] 所述的电气距离指节点间的互阻抗，它只与电网的结构及支路参数有关，与电网 的潮流分布等运行状态无关，能够较好地保持分区结果的稳定性，本发明中的电气距离采 用节点互阻抗的模表示节点间的电气距离。
[001引对于输电网，由于支路的阻抗比--般较小，为避免复数运行，提高计算效率，实用 中可忽略导纳矩阵的实部，即采用节点电纳矩阵代替导纳矩阵计算节点间的互阻抗来 表示节点间的电气距离。
[0016] 3、基于WARD距离对分区进行聚类分析，确定最终的无功分区。
[0017] 本步骤的目的是通过对前二阶段生成的初始分区进行必要的合并，实现对电网的 合理无功分区。
[0018] 分区聚类采用凝聚分析方法，W分区之间的距离（类间距离）作为分区合并的依 据，所有的初始无功源分区都独自作为一个子类（簇）存在，为了进一步减少计算量，采用 无功源之间的电气距离来描述子类内及子类间的距离。
[0019] 所述的聚类，是一个把数据对象划分成多个组或簇的过程，使得同一个簇中的对 象彼此"相似"，与其它簇中的对象彼此"相异"。相似性与相异性根据描述对象的属性值评 估。
[0020] 所述的凝聚分析方法是-?种层次聚类分析方法，层次聚类分析方法是--种常用的 聚类算法，它基于各个节点之间的距离或连接强度，把网络划分为若干子类。根据层次分解 的不同方法，把层次聚类方法分为自底向上的凝聚方法和自顶向下的分裂方法。
[0021] 所述的类间距离有最小距离、最大距离、平均距离、中屯、距离、WA畑距离。
[0022] 所述的WA畑距离指每次的合并保证同-?类内的离差平方和最小。
[0023] 分区聚类算法原理如下；
[0024] 首先对初始分区进行计算，计算出各初始分区子类内的WARD距离中、子类间WA畑 距离lu，系统最大子类内部WARD距离dm。,互项指标；其次采用重复方法计算出需耍合并的 子类，合并后的新子类的内WARD距离cUw，新子类与其它子类间的WARD距离，最大子类内 部距离d,,,ax,标准化增量指标A屯，直至所有的分区都合并完成。
[0025] 聚类算法数学模型如下；
[0026]记子类。的内部WARD距离为di，有：
[0027]
【主权项】
1. 一种基于无功源聚类分析的三阶段无功控制分区方法，其特征在于，包括以下步 骤： (1) 根据网络结构对无功源进行初始划分，构造初始无功源分区：将电厂内接入同一 高压母线的各无功源合并至同一个无功源分区；对于电网各处无功源,仅搜索经辐射状支 路联系在一起的所有无功源，构成初始无功源分区。 (2) 将受控点分成两类分别处理，在保证分区连通性的基础上将受控点并入电气距离 最近的无功源的所属分区：一类位于初始无功源分区内无功源间的连通路径上，此类受控 节点需并入相应的无功源分区以保证初始分区的连通性；另一类不位于初始无功源分区内 无功源间的连通路径上，其电压控制是通过调节附近的无功源来实现的，可以计算此类节 点与各无功源之间的电气距离，并将其并入最近无功源所在的分区；所述的电气距离指节 点间的互阻抗。 (3) 基于WARD距离对分区进行聚类分析，确定最终的无功分区：设拟聚类初始无功分 区数为N，所述根据WARD距离对分区进行聚类分析的流程如下： (3. 1)初始化： V/e{1,2...^},C={/},//=iV
其中，Cli为子类Ci的内部WARD距离，Xlrs为无功源节点！?与无功源节点s之间的电气 距离，当r = s时，有Xre= O ;1 ^为子类C i和子类C」之间的WARD距离；dmax为系统最大子 类内部距离； (3. 2)当n>l时，重复执行以下步骤： (3. 2. 1)遍历类间的所有支路，根据公式dq= M ij= d Jdj+]+.选择相邻子类C ^与C s，使
WARD距离 (3. 2. 2)将子类C1JP C s合并为子类C q，并根据公式dq= M Ij= d i+dj+li」计算子类C 的 WARD距离，并记为dmel.ge; (3. 2. 3)根据公式Iqp= 1，1#更新子类C q与其它子类之间的类间WARD距离；其中， 定义新子类Cq与其它子类C p，则Iqp新子类Cq与其它子类Cp之间的WARD距离，I ip为子类 Ci与其它子类C p之间的WARD距离；I kl为子类C ,与其它子类C q之间的WARD距离；
(3. 2. 5) n = n-1 〇
【专利摘要】本发明公开了一种基于无功源聚类分析的三阶段无功控制分区方法，该方法首先根据网络结构实现对无功源的初始划分，构造初始无功源分区；然后将受控点分成两类分别处理，在保证分区连通性的基础上将受控点并入电气距离最近的无功源的所属分区；最后基于WARD距离对分区进行聚类分析，确定最终的无功分区；本发明基于网络结构对无功源进行初始划分，并对电网受控点根据是否位于初始无功源分区内无功源连通路径上进行受控点并入，并用最大子类内部距离指标和标准化增量指来识别最佳分区数；与现有技术相比，本发明中的无功初始分区数量少，分区内连通性好，最佳分区数量更识别容易，有利于获得更好的分区效果。
【IPC分类】H02J3-00
【公开号】CN104821580
【申请号】CN201510233309
【发明人】蒋雪冬, 李晓波, 丁颖, 鲍威, 付俊强
【申请人】杭州沃瑞电力科技有限公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年5月8日